内燃机制造行业状况

第一节  发展历史及产品分类

一、内燃机发展历史

内燃机以其热效率高、结构紧凑，机动性强，运行维护简便的优点著称于世。一百多年以来，内燃机的巨大生命力经久不衰。目前世界上内燃机的拥有量大大超过了任何其它的热力发动机，在国民经济中占有相当重要的地位。现代内燃机更是成为了当今用量最大、用途最广、无一与之匹敌的的最重要的热能机械。

内燃机发展至今，约有一个半世纪的历史了。同其他科学一样，内燃机的每一个进步都是人类生产实践经验的概括和总结。最早出现的内燃机是以煤气为燃料的煤气机。1860年，法国发明家莱诺制成了第一台实用内燃机（单缸、二冲程、无压缩和电点火的煤气机，输出功率为0.74—1.47KW，转速为100r/min，热效率为4%）。1876年，德国人奥托制成了第一台四冲程往复活塞式内燃机（单缸、卧式、以煤气为燃料、功率大约为2.21KW、180r/min）。在这部发动机上，奥托增加了飞轮，使运转平稳，把进气道加长，又改进了气缸盖，使混合气充分形成。

1883年，戴姆勒和迈巴赫制成了第一台四冲程往复式汽油机，此发动机上安装了迈巴赫设计的化油器，还用白炽灯管解决了点火问题。以前内燃机的转速都不超过200r/min，而戴姆勒的汽油机转速一跃为800—1000r/min。它的特点是功率大，质量轻、体积小、转速快和效率高，特别适用于交通工具。

到十九世纪末，主要的集中活塞式内燃机大体上进入了实用阶段，并且很快显示出巨大的生命力。内燃机在广泛应用中不断地得到改善和革新，迄今已达到一个较高的技术水平。在这样一个漫长的发展历史中，有两个重要的发展阶段是具有划时代意义的：一是50年代兴起的增压技术在发动机上的广泛应用；再就是70年代开始的电子技术及计算机在发动机研制中的应用，这两个发展趋势至今都方兴未艾。

按提高汽油机的功率、热效率、比功率和降低油耗等主要性能指标的过程，可以把汽油机的发展分为四个阶段。

第一阶段是本世纪最初二十年，为适应交通运输的要求，以提高功率和比功率为主。采取的主要技术措施是提高转速、增加缸数和改进相应辅助装置。这个时期内，转速从上世纪的500—800r/min提高到1000—1500r/min，比功率从3.68W/Kg提高到441.3—735.5W/Kg，对提高飞机的飞行性能和汽车的负载能力具有重大的意义。

第二阶段时间在20年代，主要解决汽油机的爆震燃烧问题。当时汽油机的压缩比达到4时，汽油机就发生爆震。美国通用汽车公司 研究 室的米格雷和鲍义德通过在汽油中加入少量的四乙基铝，干扰氧和汽油分子化合的正常过程，解决了爆震的问题，使压缩比从4提高到了8，大大提高了汽油机的功率和热效率。当时另一严重影响汽油机功率和热效率的因素是燃烧室的形状和结构，英国的里卡多及其合作者通过对多种燃烧室及燃烧原理的 研究 ，改进了燃烧室，使汽油机的功率提高了20%。

第三阶段是从20年代后期到40年代早期，主要是在汽油机上装备增压器。废气涡轮增压可使气压增至1.4—1.6大气压，他的应用为提高汽油机的功率和热效率开辟了一个新的途径。

第四阶段从50年代至今，汽油机技术在原理重大变革之前发展已近极致。它的结构越来越紧凑，转速越来越高。其技术现状为：缸内喷射；多气门技术；进气滚流，稀薄分层燃烧；电子控制点火正时、汽油喷射及空燃比随工况精确控制等全面电子发动机管理；废气在循环及三元催化等排气净化技术等。其集中体现在近年来研制成功并投产的缸内直喷分层充气稀燃汽油机（GDI）。

同样内燃机电子控制技术的发展也大致可分为四个阶段：

1、内燃机零部件或局部系统的单独控制，如电子油泵、电子点火装置等。

2、内燃机单一系统或几个相关系统的独立控制，如燃油供给系统控制、最佳空燃比控制等。

3、整台内燃机的统一智能化控制，如内燃机电子控制系统。

4、装置与内燃机动力的集中电子控制，如汽车、船舶、发电机组的集中电子控制系统。

柴油机几乎是与汽油机同时发展起来的，它们具有许多相同点。所以柴油机的发展也与汽油机有许多相似之处，可以说在整个内燃机的发展史上，它们是相互推动的。

近百年来，柴油机的热效率提高近80%，比功率提高几十倍，空气利用率达90%。当今柴油机的技术水平表现为：优良的燃烧系统；采用4气门技术；超高压喷射；增压和增压中冷；可控废气再循环和氧化催化器；降低噪声的双弹簧喷油器；全电子发动机管理等，集中体现在以采用电控共轨式燃油喷射系统为特征的新一代柴油机上。目前，日本的Nippondeno公司（ECDU2），德国Bosch（ZECCEL）和美国Caterpilla公司（HELII）是 研究 和生产共轨式电控喷油系统的主要公司。

1873年布拉顿制造了定压燃烧的发动机。能提供使燃气完全膨胀到大气压的功率。20世纪初法国阿曼卡等成功应用布拉顿循环原理制成燃气轮机。到30年代，由于空气动力学及耐高温合金材料和冷却系统的进展，燃气轮机进入实用。在1910年以前，人们曾提出过2000多个旋转发动机的方案。20世纪初，又有许多人提出不同的方案，但大多因结构复杂或无法解决气缸密封问题而不能实现。直到1954年，德国人汪克尔经长期 研究 ，突破了气缸密封这一关键技术，才使具有长短幅圆外旋轮线缸体的三角旋转活塞发动机首次运转成功。

二、内燃机产品分类

燃料直接在发动机内部燃烧的热力发动机称为内燃机。

内燃机分类方法有以下几种：

（1）按所用燃料分类。

内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。使用汽油为燃料的内燃机称为汽油机；使用柴油机为燃料的内燃机称为柴油机。汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好。

（2）按工作循环冲程分类。

内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内燃机。把曲轴转两圈（720°），活塞在气缸内上下往复运动四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转一圈（360°），活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机。汽车发动机广泛使用四行程内燃机。

（3）按气缸数和排列方式分类。

内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。

内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角<180°（一般为90°）称为V型发动机，若两列之间的夹角=180°称为对置式发动机。

（4）按进气方式分类。

内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气（非增压）式发动机和强制进气（增压式）发动机。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采用增压式的。

（5）按冷却方式不同分类。

内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。水冷发动机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的；而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却的。水冷发动机冷却均匀，工作可靠，冷却效果好，被广泛地应用于现代车用发动机。

（6）按着火方式分类。

内燃机按照着火方式不同可以分为压燃式发动机：利用气缸内空气被压缩后产生的高温，使燃油自燃。如柴油机。和点燃式发动机：利用火花塞发出的电火花强制点燃燃料，使燃料强行着火燃烧。如汽油机、煤气机。

（7）按可燃混合气形成的方式分类。

内燃机按照可燃混合气形成的方式不同可以分为外部形成混合气的发动机：燃料和空气在外先混合然后进入气缸。如使用化油器的汽油机。和内部形成混合气的内燃机：燃料在临近压缩终了时才喷入气缸，在气缸内与空气混合。如柴油机。

第二节  行业 特点

一、从高速增长转为迅速回落

2006年上半年大体上可以分成两个阶段。第一阶段是第一季度，产销量直线上升，延续了去年下半年的大好形势。第二阶段是进入4月以后，当月的产销比前一个月开始大幅下滑。内燃机 行业 4月产量为4310万千瓦，比3月减少515万千瓦，下降10.67%；5月产量3090万千瓦，比4月又减少了1220万千瓦，下降幅度达28.31%。现在从一些主要内燃机厂家反映的情况看，形势仍然没有改变，产销量还在继续下滑。像玉柴、锡柴等企业反映，五六月的订货增加不多，他们认为比去年的市场还要冷。可以说，一些企业进入了近几年市场的最低谷。

二、产销量降低、库存量增大

由于市场下滑提前，下滑的幅度又比往年大，所以企业产品库存已经居于高位，而消化库存是需要一定时间的。

三、增支减利现象严重

上半年由于钢材、生铁、油料、运输等涨价（虽然这种趋势现在有所缓解，但作用并不大），使企业的制造成本、配套采购成本大幅增加。从汽车厂和工程机械厂这边看，他们为了竞争又一再要求内燃机厂降价，这样上下挤压，内燃机企业就成了受压较重的群体，这是实实在在的增支减利。

另外，加上内燃机 行业 内部的价格竞争，使企业和整个 行业 赢利水平明显下降。比如，朝此今年上半年产销量比去年同期分别增长了29.5%和27.4%，但利润却比去年同期下降8.4%。

四、严重缺电影响了正常的生产秩序

上半年电力供应非常紧张，特别是华东地区和沿海地区更为突出，经常限电、“拉”电，给企业生产带来很大困难，尤其是许多内燃机厂集中在华东和沿海地区。

五、发电机（组）供需矛盾突出

由于我们国家严重缺电，使得许多企业不得不自备发电设备。这样，今年上半年，实际上从去年就开始了，内燃发电机组市场火爆异常，拿着现金去买还须排队。像潍柴的6160系列发电机组，与去年同期相比产量增长了16倍，仍然不能满足市场需求。其他的内燃机厂也是这样，生产的发电机组都是成倍增长，但仍然供不应求。当前，组织生产中最大的问题是缺少发电机本身。柴油机厂买了发电机配成内燃机发电机组才能卖出去，但是今年上半年发电机奇缺，特别是目前整个200千瓦以上大型发电机全面缺贷，影响了企业的生产与市场供应，也影响了企业的效益。

第三节  国家 规划 主要目标

一、内燃机 行业 “十五” 规划 的主要目标

1、总量目标

根据市场 分析 及国民经济发展趋势，预测“十五”期间内燃机 行业 在产值产量方面年增长率在6～7%。内燃机商品量达到2.4亿kw，工业总产值1000亿元，其中内燃机配附件产值达到240亿元。

2、结构调整目标

“十五”期间内燃机 行业 要加大 行业 结构调整力度，要积极推动企业战略性重组和优化组织结构，这对实现内燃机 行业 “十五”发展目标、 行业 升级和提高总体竞争能力具有重大意义。一方面要在小缸径柴油机和中等缸径多缸柴油机等 行业 推进改组联合，通过努力，争取建立几家具有市场竞争力的大型企业和企业集团。一方面要培育一批具有优势的专业化生产企业，建立以大带小、以小保大的专业化生产体系，以适应市场经济体制发展的需要。内燃机 行业 的结构调整和改组主要通过市场机制决定资源配置，同时也应充分发挥政府的组织和协调作用，以加快调整步伐和减少国有资产的损失。

（1）小缸径多缸柴油机 行业

小缸径多缸柴油机因受轻型汽车、四轮农用运输车和中小马力轮式拖拉机市场需求的拉动，近年来已成为热门产品。2005年市场需求量约110万台左右，有较大发展空间。随着我国排放法规的推行以及城乡运输和农机化的发展，急需新一代节能、低排放、高可靠性、配套适应性好的柴油机。小缸径多缸柴油机 行业 必须加快该档新产品的开发和老产品的改进，以满足国内市场和出口需要。为避免新一轮一哄而上、重复建设的再现，按规模经营的原则，重点支持3～4家企业为新一代小缸径多缸柴油机主要生产企业，推动兼并、联合组建企业集团。同时鼓励有关企业进入主机产品企业集团。

（2）中等缸径多缸柴油机 行业

“十五”期间中等缸径多缸柴油机 行业 在产品品种和产量上，尤其在提高产品水平上，要有较大的发展。同时要减少进口、扩大出口。必须按规模经营和专业化生产原则确定项目，重点支持4～5家中等缸径多缸柴油机生产企业提高技术水平和发展产品品种。推动兼并联合、组建企业集团，同时也鼓励与配套主机企业组成企业集团或多种形式的联合。

（3）单缸柴油机 行业

重点开发新一代节能、节材、高可靠性柴油机，生产世界一流产品参与国际市场竞争。压缩部分老机型的生产，严格控制生产能力的扩大。重点支持年产50万台以上的单缸水冷柴油机厂，年产20万台以上的单缸风冷柴油机厂，以及一些出口量在5万台以上的生产厂家。

（4）小型通用汽油机 行业

目前我国小型汽油机品种规格少、更新换代慢，尚不能满足一些配套机具的要求，因此发电机组、草坪修剪机、消防泵、舷外机等进口产品较多。目前，全世界20kw以下的小型通用汽油机年产总量达3000万台，我国仅为1/60。今后应大力发展量大面广的草坪修剪机和多种配套产品。要开发顶置气门的四冲程汽油机、并提高产品可靠性、增加产品出口。

每种零部件重点支持2—3家骨干企业发展品种和提高水平，通过兼并联合成为“小型巨人”。

3、质量目标

重点内燃机产品提高目标（2005年达到）首次故障前平均工作时间（MTTFF）3000小时；平均故障间隔时间（MTBF）4000小时；现场使用无故障平均累计工作时间1000小时；排放、噪声均达到法规和标准限值。

产品早期故障消除在厂内，基本杜绝“三漏”。通过重点产品质量的提高，再创立一批名牌产品。名牌产品所用的企业内控标准必须达到国际或国内同 行业 先进水平。

4、企业质量管理目标

2005年，重点骨干企业要按照“质量管理和质量保证国家标准”建立质量体系并有效运行，在质量控制和质量改进方面取得显著成效，达到质量损失率≤1%。重点骨干企业建立规范化的服务与信息反馈网络，服务质量接近国际先进水平。通过企业质量管理体系的建设，再培育一批质量信得过明星企业。

组织重点骨干企业建立质量管理标准、技术标准、管理标准、环境管理标准等相结合的企业标准体系。

以科研院所和重点骨干企业为基础建立标准化信息计算机网络系统，加速实现内燃机 行业 标准管理现代化。

二、“十一五” 规划 内燃机工业蓝图

单缸柴油机主要是为农用运输车、小型拖拉机、农副产品加工机械、小型发电机组和船舶配套。“十一五”期间，单缸柴油机需求大约在600万到700万台左右。目前单缸柴油机已经是产能大于市场需求，而且产品的可靠性、油耗、排放等各项指标与国外产品相比差距较大。在“十一五”期间，单缸柴油机必须开发新一代的产品，逐步取代目前的产品，这是单缸柴油机生产企业生存和发展的必由之路。

单缸柴油机去年产量是800多万台，有关专家提出，随着技术水平的提高，农用车今后进入汽车领域，需求量很可能会下降，所以协会在 规划 时减少了100万辆。单缸柴油机的问题很多，牵涉的面太广，但从发展趋势来看，必须硬着头皮上。

多缸柴油机是内燃机产品中涉及配套主机最广、最多的产品，目前已经与各种载货汽车、客车、工程机械、发电设备、大中型农业设备以及各种通用机械配套，“十一五”期间要发展成为给轿车配套。

多缸柴油机目前在农业机械方面主要是配低速经济型载货汽车，即四轮农用车、三轮农用车、履带式拖拉机、联合收割机等产品。2004年为农业机械各种产品配套的多缸柴油机大概有72万台，预计“十一五”期间，各种农业机械需要的多缸柴油机每年大概在88万到110万台之间。假如把低速经济型载货车也就是四轮农用车划到汽车领域来统计，真正给农业机械配套的多缸柴油机只有28万到30万台。

多缸柴油机目前除了轿车、微型客车外，其他各种载货车、客车均有批量的配套需求。2004年各种柴油汽车大概有115万辆，占汽车总量的25.9%，汽车柴油化已经是当前汽车发展的趋势之一，今后这个比例还要增大。估计2010年汽车产量是1000万到1100万辆，其中轿车产量大概占了700万到800万辆，预计需要多缸柴油机240万到250万台。

在工程机械领域，现在多缸柴油机主要为各种大中型工程机械配套。2004年给大中型工程机械配套的有18.5万台，配套的产品主要有装载机、压路机、混凝土搅拌机，以及内燃叉车等，根据工程机械的发展趋势，预计到2010年，各种大中型工程机械需要多缸柴油机30万台。

多缸柴油机里面还有给船舶、铁路内燃机车、石油钻机配套这一部分，这些主机大多数用了中低速的多缸柴油机，数量不大，但是都有一些特定的要求。最近几年沿海、内河航运船舶以及大型渔轮已经用到了多缸柴油机，需求量在5000台左右。2004年由于全国电力紧张，发电机组市场火爆，企业利用大功率柴油机的优势，各自推出了大功率内燃发电机组，受到了市场欢迎，所以在2004年产量已经突破了万台，保留在1.4万到1.5万台。除了给重型汽车配套的柴油机以外，潍柴的中低速柴油机也发展很快。

内燃发电机组市场“十一五”期间，我国国民经济仍处在平稳高速运行期，全国的电力供应，估计两三年内不同程度上存在着一定的短缺。内燃发电机组仍将有一个发展空间，当然用内燃机来发电，这是不科学的，成本比较高，浪费了大量的能源，不符合国家的能源发展政策。但是由于近几年国内的电力短缺，市场有一定的需求，此外边远山区、海岛、海外施工作业、备用电源也有一定需求。在“十一五”期间，估计内燃发电机组可能每年还需要800万千瓦多缸柴油机。

五大市场，2010年大概需要多缸柴油机350万到380万台，再考虑到出口以及市场维修的需要，多缸柴油机总的需求量到2010年可能需要360万到390万台，这里面包括了各种代用燃料发动机，也就是说在“十一五”期间多缸柴油机有相当大的发展空间。

通用小汽油机我国通用小汽油机在较长一段时间内年产量一直徘徊在40万到60万台之间，近几年由于民营企业的介入以及出口需求的旺盛，使我国通用小汽油机在产品的品种和产量上急剧增长。据2004年的不完全统计，产量是355万台。实际上根据协会的调查，产量超过600万台，这次 规划 就是在这个基础上做的。通用小汽油机大部分能够出口，而且其配套面很广，包括园林机械、植保机械、水泵等。通用小汽油机国内、国际市场规模都很大，全球产量大概在2300万到2500万台之间，日本产量为640万台，所以2010年我国通用小汽油机产量可望达到800万到1000万台。

多缸汽油机目前多缸汽油机基本上为轿车、轻型客车、微型车配套，约有10%到15%的中型客货车用多缸汽油机。“十五”期间的前三年汽车工业跳跃式发展，尤其是轿车发展比较快，多缸汽油机的市场需求十分火爆。据有关部门预测，到2010年汽车产量可能在1000万到1100万辆，其中轿车大概在700万到800万辆，扣除为各种汽车配套的多缸柴油机，其余大概700万到760万辆车均由多缸汽油机和各种混合动力配套，即多缸汽油机市场容量会达到700多万台。

新能源发动机发展各种代用燃料发动机已经迫在眉睫，问题是要满足高标准的排放限制，其高新技术核心领域国内还没有掌握。而轿车更新换代很快，不同的车型对发动机又有不同的要求。在“十一五”期间，中国发动机制造企业能否及时开发出具有自主知识产权新能源发动机，并且能够批量供应，这是个悬念。很可能这块市场仍将是从国外进口，或者由跨国集团在中国的独资企业、控股合资企业来解决。

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